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Oxalsäure

Was ist Oxalsäure?

Oxalsäure ist eine Dicarbonsäure, deren Struktur aus zwei direkt miteinander verbundenen Kohlenstoffatomen und einer Carboxygruppe besteht.

Sie wird in der IUPAC-Nomenklatur Ethandisäure genannt, kommt in Salzform vor und ist in Pflanzen weit verbreitet. Die Oxalsäure kann aus Natriumhydroxid und Kohlenmonoxid über Natriumformiat hergestellt, in Calciumsalze umgewandelt und dann mit Schwefelsäure umgesetzt werden.

Sie kann auch durch Oxidation von Ethylenglykol oder Glyoxal, z. B. mit Kaliumdichromat, hergestellt werden.

Anwendungen von Oxalsäure

Oxalsäure wird in vielen Bereichen als Rohstoff für Farbstoffe, als Bleichmittel für Weizenstroh, Baumwolle usw. und als Ausgangsstoff für verschiedene Chemikalien verwendet:

1. Lebensmittel

In der Lebensmittelindustrie kann sie bei der Herstellung von Glukosesirup und bei der Raffination von Pflanzenölen verwendet werden.

2. Medizinischer Bereich

Im pharmazeutischen Bereich wird sie bei der Herstellung von persistenten Sulfatarzneimitteln, Ceroxalsäure, Aminosäurepräparaten, Alpha-Ketosäuren usw. verwendet.

3. Metallverarbeitender Bereich

Darüber hinaus kann sie auch im Bereich der Metallverarbeitung in großem Umfang eingesetzt werden. Beispiele sind das chemische Polieren und Beizen (saure Reinigung), die Fahrzeug- und Schiffsreinigung, die Kühlerreinigung (Entrostung und Entzunderungseffekt), Kaltziehschmiermittel für Edelstahl, Eloxal und die Raffination seltener Erden.

Die Verfügbarkeit von reinen Dihydratkristallen der Oxalsäure wird als Referenzmaterial für Säure-Alkali-Titrationen und Redox-Titrationen verwendet.

Eigenschaften von Oxalsäure

Oxalsäure ist in kaltem Wasser und Ethanol sehr gut löslich, auch in heißem Wasser ist sie gut löslich. In organischen Lösungsmitteln wie Ether ist sie unlöslich. Als Carbonsäure ist sie eine sehr saure Substanz.

In wässriger Lösung ionisiert die Carboxygruppe und wirkt wie eine zweiwertige Säure. Obwohl sie oft als schwache Säure eingestuft wird, ist sie stärker als z. B. Phosphorsäure: In einer wässrigen Lösung von 0,1 mol/dm3 beträgt die erste Ionisierungsstufe etwa 0,6.

Beim Erhitzen zersetzt sich das Anhydrid der Oxalsäure bei 189,5 °C unter Bildung von Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Ameisensäure. Durch Bedingungen wie das Mischen mit Schwefelsäure wird die entstandene Ameisensäure zersetzt, wobei Wasser und Kohlenmonoxid freigesetzt werden.

Ameisensäure ist eine hygroskopische Verbindung. An feuchter Luft bildet sich ein Dihydrat, das auch in wässriger Lösung ausfällt. Wird die Oxalsäure in einen Exsikkator mit Diphosphorpentoxid gelegt oder auf 100 °C erhitzt, verliert das Dihydrat der Oxalsäure sein Kristallwasser und wird zu einer wasserfreien Substanz.

Struktur der Oxalsäure

Als Dicarbonsäure ist sie die einfachste Verbindung mit der einfachsten Struktur. Ihre Strukturformel wird durch HOOC-COOH dargestellt.

Das bei der Dissoziation der Oxalsäure in der ersten Stufe entstehende Oxalat-Ion (H(COO)2-) ist ein einwertiges Anion. Bei der Dissoziation in der zweiten Stufe entsteht das zweiwertige Anion, das Oxalsäure-Ion ((COO)22-).

Das Oxalsäure-Ion ist planar und die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung ist eine Einfachbindung. Die Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindung ist resonant und weist Zwischeneigenschaften zwischen Einfach- und Doppelbindungen auf.

Weitere Informationen zu Hydroxalsäuren

1. Verbindungen, die Oxalsäure-Ionen enthalten

Es gibt Oxalate, das sind ionische Kristalle, die Oxalsäure-Ionen enthalten und Hydrogenoxalate, das sind saure Salze, die Hydrogenoxalat-Ionen enthalten.

Alkalimetallsalze, Aluminiumsalze, Ammoniumsalze, Eisen(III)-Salze und andere Oxalsäuren sind in Wasser löslich. Viele Oxalsäuren wie z. B. Erdalkalimetallsalze sind unlöslich. Wässrige Lösungen von Eisen(III)-Salzen zersetzen sich allmählich unter Bildung von Eisen(II)-Oxalsäure (FeC2O4), während sich Silbersalze beim Erhitzen explosionsartig zersetzen.

2. Oxalsäure in der Natur

Oxalsäure ist in Pflanzen reichlich vorhanden. Sie ist ein Mitglied der Familie der Wassermelonen in der Familie der Taxaceae. Wasserlösliche Oxalate wie Natriumhydrogenoxalat kommen vor allem in Pflanzen der Familien Taxaceae, Cataphyllaceae und Acacaceae vor.

Pflanzen aus der Familie der Tarogewächse enthalten dagegen unlösliche Oxalsäure wie z. B. Calciumfuroat. Der Grund dafür, dass die aus dem Wurzelstock der Taro-Pflanze hergestellte Yamswurzel auf der Haut juckt, liegt darin, dass die nadelartigen Kristalle der Calciumhydroxalsäure in die Haut eindringen und sie reizen.

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EMI-Abschirmung

Was ist eine EMI-Abschirmung?

Bei der EMI-Abschirmung handelt es sich um ein Material, das zur Verringerung oder Vermeidung elektromagnetischer Störungen eingesetzt wird.

Dieses Konzept wird als Lärmschutz oder EMV-Maßnahmen bezeichnet. Die zur EMI-Abschirmung verwendeten Materialien werden auch als Abschirmungsmaterialien bezeichnet. Elektromagnetische Wellen werden durch eine Vielzahl von Geräten in unserem täglichen Leben erzeugt.

Mobiltelefone zum Beispiel sind eines der bekanntesten Geräte, die wir finden können. Mobiltelefone kommunizieren über ihre eingebauten Antennen und Basisstationen, indem sie elektromagnetische Wellen, so genannte Funkwellen, aussenden, die im Frequenzbereich von 800 Gigahertz bis 2 Gigahertz liegen und als Mikrowellen bezeichnet werden.

Da elektromagnetische Wellen in verschiedenen Wellenlängen existieren, werden elektromagnetische Wellen erzeugt, wenn ein Stecker in eine Steckdose gesteckt wird. Das Material, das verwendet wird, um diese elektromagnetischen Wellen zu kontrollieren, damit sie sich nicht gegenseitig stören, ist die EMI-Abschirmung.

Funktionsweise der EMI-Abschirmung

Eine EMI-Abschirmung reduziert im Allgemeinen die Auswirkungen elektromagnetischer Wellen, indem sie diese reflektiert. Es gibt zwei Arten von EMI-Abschirmung für Kunststoffe, z. B. die Oberflächenbehandlung und kombinierte Verfahren.

Zu den Oberflächenbehandlungsverfahren gehören das Aufbringen von leitfähigen Farben (Silber, Nickel oder Kupfer) oder Beschichtungen (Kupfer, Nickel oder Chrom), Vakuumverdampfung, Sputtern, Ionenbeschichtung und Metallspritzen.

Zu den Verbundmethoden gehören Glas- und Kohlenstofffasern, Metallfasern, Metallflocken und -pulver sowie das System der Mischung von leitfähigen Füllstoffen mit Kunststoffen, um elektrische Leitfähigkeit und Abschirmungseigenschaften zu erzielen.

Auswahl einer EMI-Abschirmung

Was Sie bei der Auswahl einer EMI-Abschirmung wissen müssen, sind die Zusammensetzung und die Eigenschaften elektromagnetischer Wellen.

Elektromagnetische Wellen werden grob in Strahlung, Licht, Radiowellen und elektromagnetische Felder eingeteilt, wobei es weitere Unterteilungen gibt.

Strahlung wird zum Beispiel in Gammastrahlen und Röntgenstrahlen unterteilt. Die Frequenzen und Wellenlängen dieser Strahlungen sind unterschiedlich und müssen bei der Auswahl einer EMI-Abschirmung berücksichtigt werden.

Im folgenden Abschnitt werden die oben aufgeführten, weniger bekannten elektromagnetischen Felder erläutert.

Weitere Informationen zur EMI-Abschirmung

1. Verwendung der EMI-Abschirmung

Es gibt zwei Arten von Abschirmungen: elektromagnetische und magnetische Abschirmungen. Da Radiowellen und Magnetismus unterschiedliche Eigenschaften haben, sind auch die Methoden zu ihrer Reduzierung oder Vermeidung unterschiedlich.

Elektromagnetische Abschirmungen
Elektromagnetische Abschirmungen verhindern das Eindringen oder Austreten von Funkwellen, indem sie den Zielraum mit leitfähigen Materialien umschließen, die die Funkwellen reflektieren.

Das bedeutet, dass eine Abschirmschicht aufgebaut wird, die die Funkwellen an der Wandoberfläche blockiert. Fenster und Türen werden durch den Einbau von abgeschirmtem Glas oder abgeschirmten Türen mit Abschirmungen verhindert. Lüftungsöffnungen können durch den Einbau von speziellen Filtern abgedeckt werden.

Wenn jedoch Lücken zwischen den Materialien vorhanden sind, können Funkwellen eindringen oder austreten. Bei der elektromagnetischen Abschirmung handelt es sich um eine Technologie, bei der die Funkwellen an der Oberfläche der installierten Flächen und Materialien reflektiert werden, so dass die reflektierten Wellen nicht abgeschwächt werden.

Magnetische Abschirmung
Die magnetische Abschirmung ist eine Technologie, bei der magnetische Materialien wie Eisen verwendet werden, um den zu blockierenden Raum abzudichten und so den Magnetismus abzulenken und sein Eindringen zu verhindern. Sie wird in Halbleiterfabriken eingesetzt, die stark von Magnetismus beeinflusst werden, sowie in Krankenhäusern, die mit Geräten arbeiten, die Magnetismus erzeugen.

Bei der elektromagnetischen Abschirmung wurde das Eindringen oder Austreten von Radiowellen verhindert, indem diese reflektiert wurden.

Die magnetische Abschirmung hingegen verhindert Magnetismus, indem sie Magnetismus in magnetischen Materialien induziert.

Ein Material, das diese beiden Eigenschaften vereint, ist eine EMI-Abschirmung.

2. Absorption von elektromagnetischen Wellen

Elektromagnetische Abschirmungen reflektieren nicht nur elektromagnetische Wellen, sondern absorbieren sie auch und verhindern oder unterbinden so elektromagnetische Wellen. Spezifische Methoden sind die folgenden:

Bei der Absorption elektromagnetischer Wellen durch EMI-Abschirmung wird die Energie der elektromagnetischen Wellen gedämpft, indem sie durch das Innere hindurchgelassen wird. Im Allgemeinen bestehen EMI-Abschirmungen aus einem Stoff, der als verlustbehaftetes Medium bezeichnet wird. Dieses Material nimmt elektromagnetische Wellen als Wärme auf und dämpft die Intensität der elektromagnetischen Wellen.

Werden elektromagnetische Wellen hingegen absorbiert, wird ein Material verwendet, das als Absorber für elektromagnetische Wellen bezeichnet wird. Wenn elektromagnetische Wellen in ein verlustbehaftetes Medium eindringen, wird ein Teil von ihnen normalerweise nicht durch das Material hindurchgelassen und reflektiert, so dass elektromagnetische Wellenabsorber oder ähnliche Materialien verwendet werden.

Diese Methode wird für pyramidenförmige elektromagnetische Wellenabsorber verwendet. Diese benötigen einen größeren Tiefenabstand und sind daher viel dicker, können aber elektromagnetische Wellen unabhängig von der Frequenz vollständig absorbieren.

3. Wirksamkeit der elektromagnetischen Abschirmung

Die EMI-Abschirmung wird quantitativ bewertet, wobei im Allgemeinen der Zahlenwert SE (Shielding Effectiveness) verwendet wird.

Die Wirksamkeit der Abschirmung wird dann anhand der Dämpfung der elektromagnetischen Wellen beim Durchgang durch die Abschirmung berechnet, im Allgemeinen mit der folgenden Formel:

Scherkunovs Formel
SE (Abschirmeffektivität) = R (Reflexionsverlust) + A (Dämpfungsverlust) + B (Mehrfachreflexionsterm)

Bei diesem Ansatz wird die elektrische oder magnetische Feldstärke an einem einzelnen Punkt in einem Raum als Referenz festgelegt, wenn kein Abschirmungsmaterial installiert ist und die Abschirmungswirksamkeit wird anhand der Werte der elektrischen und magnetischen Feldstärke im selben Raum nach der Installation des Abschirmungsmaterials definiert.

Die Wahl des Verhältnisses zwischen elektrischem und magnetischem Feld hängt von dem Objekt ab, das die elektromagnetische Strahlung aussendet.

4. Elektromagnetische Felder

Elektromagnetische Felder sind in Stromübertragungs- und -verteilungsleitungen sowie in Haushaltsgeräten vorhanden. Der Begriff elektromagnetisches Feld bezieht sich auf das kombinierte Phänomen von elektrischen und magnetischen Feldern.

Ein elektrisches Feld ist eine Spannung, die angelegt wird. Wenn man sich mit einer Unterlage über den Kopf reibt, stellen sich die Haare auf, wodurch ein elektrisches Feld erzeugt wird.

Ein magnetisches Feld ist ein Raum, in dem Magnetismus wirkt und wenn man Eisensand oder ein anderes Material um einen Magneten wickelt, entsteht eine schöne Linie, als ob ein Lichtbogen gezogen würde. Dieses Phänomen ist der Zustand, in dem ein Magnetfeld erzeugt wird.

Funktionsweise der elektromagnetischen Felder
Erstens wird ein elektrisches Feld erzeugt, wenn ein Stecker in eine Steckdose gesteckt wird und Spannung an das Kabel angelegt wird. Zweitens fließt durch das Einschalten des Geräts, an das das Kabel angeschlossen ist, ein elektrischer Strom durch das Kabel, der ebenfalls ein Magnetfeld erzeugt.

Beide Vorgänge führen zur Erzeugung elektromagnetischer Felder. Um die durch diese Phänomene verursachten elektromagnetischen Störungen zu vermeiden, muss man die Verwendung von Abschirmfarben oder Beton mit Abschirmwirkung in Betracht ziehen.

Darüber hinaus gibt es auch Folien, die Frequenzen auswählen können, um eine elektromagnetische Abschirmung zu erzeugen. In den letzten Jahren wurden auch Technologien entwickelt, um die früher geschlossene magnetische Abschirmung mit weniger Material effektiver denn je zu machen, indem in gleichen Abständen offene Streifen aus Abschirmungsmaterial angebracht werden.

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Wasserturbine

Was ist eine Wasserturbine?

Eine Wasserturbine ist eine Turbine, die zur Erzeugung von Wasserkraft an Dämmen eingesetzt wird. Sie wird dort installiert, wo große Wassermengen aus großer Höhe herabstürzen (z. B. Wasserfälle und Dämme) oder wo sich große Wassermengen mit hoher Geschwindigkeit bewegen (z. B. Stromschnellen), wobei die Turbine in Rotation versetzt und die Energie in Strom umgewandelt wird.

Wasserturbinen für die Stromerzeugung aus Wasserkraft werden in Impuls- und Reaktionsturbinen unterteilt, die sich darin unterscheiden, wie das fallende Wasser die Schaufeln in Drehung versetzt. Ein Beispiel für eine Impulsturbine ist die Peltonturbine, die die Geschwindigkeitsenergie des fallenden, beschleunigten Wassers nutzt, um die Schaufeln zu drehen. Beispiele für Reaktionsturbinen sind Francis-Turbinen und Propellerturbinen, die die Geschwindigkeit und den Druck des Wassers nutzen, um die Schaufeln in Drehung zu versetzen.

Typen und Bauweise von Wasserturbinen

Bei früheren Wasserturbinen wurden die Schaufeln durch die potenzielle Energie des fallenden Wassers in Drehung versetzt. Moderne Wasserturbinen wandeln jedoch die potenzielle Energie des Wassers in Geschwindigkeitsenergie um und lassen das Wasser mit hoher Geschwindigkeit auf die Schaufeln einwirken, um die Turbine zu drehen.

Es gibt zwei Arten von Wasserturbinen mit unterschiedlichen Mechanismen zum Drehen der Schaufeln: Impuls- und Reaktionsturbinen. Ein Beispiel für ein Impulswasserrad ist das Pelton-Wasserrad, während ein Beispiel für ein Reaktionswasserrad das Francis-Wasserrad oder Propellerwasserrad ist.

Wasserturbinen sind sehr groß und haben eine hohe Stromerzeugungskapazität, so dass selbst eine Änderung des Wirkungsgrads um 1 % einen erheblichen Einfluss auf die Leistung hat. Daher müssen sie nach der am besten geeigneten Methode ausgelegt werden, die auf Bedingungen wie der Größe des Kraftwerks und der Höhe des auf das Kraftwerk fallenden Wassers basiert.

Impulsturbinen

Ein typisches Beispiel für eine Impulsturbine ist die Peltonturbine. Diese nutzen nur die Geschwindigkeit des Wassers und werden in Kraftwerken mit großem Gefälle und hohen Wassergeschwindigkeiten eingesetzt. Peltonturbinen verwenden eine schmale Düse am Ende einer Wasserleitung, die einen starken Wasserstrahl auf die Turbinenschaufeln, die so genannten Laufräder, spritzt, um die Turbine zu drehen.

Peltonturbinen werden in fast allen Kraftwerken mit großem Gefälle eingesetzt. Das größte ist das Kraftwerk Büdron in der Schweiz, wo das Gefälle etwa 1900 Meter beträgt. Peltonturbinen haben jedoch einen geringeren maximalen Wirkungsgrad als andere Verfahren.

Reaktionsturbinen

Francis-Turbinen und Propellerturbinen sind typische Beispiele für Reaktionsturbinen. Francis-Turbinen nutzen die Geschwindigkeit und den Druck des Wassers, um die Laufräder zu drehen. Das herabfallende Wasser tritt in das Spiralgehäuse ein und strömt in Wirbelrichtung nach innen, wobei es zur Strömungsregulierung bewegliche Schaufeln (Leitrad) passiert und die Laufräder berührt, um die Turbine zu drehen.

Francis-Turbinen machen etwa 70 % der Wasserkraftdämme in Japan aus und sind insofern einzigartig, als sie in einem weiten Bereich von 10 m bis 300 m Gefälle eingesetzt werden können. Eines der größeren Kraftwerke ist das Kraftwerk Arimine Nr. 1 der Hokuriku Electric Power Company mit einem Gefälle von 430 Metern.

Das Grundprinzip einer Propellerturbine ähnelt dem einer Francis-Turbine, wobei das fallende Wasser durch ein Gehäuse und einen Leitapparat fließt, bevor es mit den Laufrädern in Berührung kommt und die Turbine dreht. Propellerturbinen unterscheiden sich jedoch von Francis-Turbinen durch die Form der Laufräder, die wie eine Schiffsschraube geformt sind. Propellerturbinen werden häufig in Kraftwerken eingesetzt, in denen das Wassergefälle relativ gering und die Durchflussmenge hoch ist.

In jüngster Zeit werden in immer mehr Kraftwerken mit geringer Leistung, die auch als Mikro-Wasserkraft bezeichnet werden, Stromerzeugungssysteme mit geringem Wassergefälle und Energiebedarf eingesetzt wie z. B. diese Art von Rücklaufturbine. Die Mikro-Wasserkraft nutzt Wasserströme z. B. für die Wasserversorgung, die Abwasserentsorgung und die Landwirtschaft und es werden Propellerturbinen eingesetzt.

Wasserkraftturbinen und Turbinen

Wasserkraftturbinen sind mit einem Generator verbunden, wobei die Drehung der Turbine auch den Generator antreibt und so Strom erzeugt. Wasserkraftturbinen können daher als eine Art von Turbine betrachtet werden.

Bei der Wasserkrafterzeugung variiert die Drehzahl der Turbine in Abhängigkeit von der Wassermenge und dem Absinken des Wasserspiegels und es besteht die Gefahr, dass Schwankungen in der Drehzahl auch zu einer Instabilität der elektrischen Leistung führen können. Es ist daher notwendig, die Auswirkungen von Drehzahl- und Druckschwankungen, die durch solche Änderungen der Wassermenge verursacht werden, zu verringern. In der Praxis werden Maßnahmen wie die Zugabe von Luft oder Wasser in das Wirbelzentrum des Gehäuses ergriffen.

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Safety Glasses

What Are Safety Glasses?

Safety GlassesSafety glasses are protective eyewear used to protect the eyes from foreign objects flying into the eyes while working in agriculture, construction sites, etc.

They are used in a wide variety of fields, but in the agricultural field, they are useful when using brush cutters.

Uses of Safety Glasses

Safety glasses are used to protect the eyes from foreign objects during work. They are used in various industries.

For example, they are used in the agricultural industry when using weedeaters. When using a weedeater, pebbles and grass can fly in various directions.

If these fly into the eyes, they can be very dangerous, so safety glasses are necessary.

Characteristics of Safety Glasses

Advantages

One of the advantages of safety glasses is that they provide eye protection. Most products are lightweight and can be worn simply to protect the eyes.

The cost of safety glasses is also low, as they can be purchased for as little as a few dollars. Another advantage is that there is a wide range of products available, depending on the intended use.

Disadvantages

One of the disadvantages of safety glasses is that they may get in the way when working. Especially during the hot summer months, the temperature rises to such an extent that care must be taken, including heat stroke. Many people find safety glasses to protect their eyes to be cumbersome.

In addition, many types of safety glasses are worn over the ears and may fall out when the wearer is slumped over.

Types of Safety Glasses

There are various types of safety glasses, but the three most common types are “for agriculture,” “for chemical testing,” and “for construction.”

1. For Agricultural Use

Safety glasses for agriculture are often equipped with UV-cut functions and lightweight. Agricultural work under the hot sun is highly exposed to ultraviolet rays, and by wearing safety glasses, UV rays to the eyes can be cut. In addition, lightening the weight of what you wear on your body reduces the strain on your body and allows you to proceed with your work.

Safety glasses for agriculture are often made with flexible polycarbonate lenses, considering the possibility of dropping them outside.

2. For Chemical Testing

Safety glasses for chemical testing are often made from materials that are compatible with a variety of reagents. In addition, when used for chemical testing, they are designed to be used by both men and women in schools, etc., so that they can be used regardless of gender.

Since chemicals may be splashed around in chemical tests, the structure is designed to cover not only the eyes but also the surrounding area. Since some chemicals may cause sores on the skin when they come into contact with the skin, many safety glasses are designed to cover the area around the eyes.

3. Industrial Use

Safety glasses for industrial use can protect the eyes from flying sparks when welding, etc., or from flying stones during construction.

Because they are often used in a variety of work environments, safety glasses with high impact resistance and chemical resistance are highly valued.

How to Select Safety Glasses

The following are some of the factors to consider when selecting safety glasses.

1. Intended Use

The characteristics required for safety glasses depend on how the glasses are used. For example, if you are using a mower in a field with many pebbles, you will need impact-resistant safety glasses to protect your eyes from flying stones.

In addition, since it is likely that work will be done outside for long periods of time, safety glasses with UV-cut characteristics are preferred.

2. Materials

Although it has a little to do with the intended use, it is also necessary to check the material of the safety glasses. Safety glasses are made of polycarbonate lenses. Polycarbonate lenses are light, flexible, and impact resistant. They can be used in normal chemical testing.

However, it is important to make sure that the material is suitable for the situation in which it will be used, such as when special chemicals are used, before purchasing.

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Testanlage

Was ist eine Testanlage?

Testanlagen werden zur Prüfung der physikalischen Eigenschaften und Merkmale von Produkten und Bauteilen in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt, und die Prüfobjekte und Prüfgegenstände variieren von Branche zu Branche. Beispiele sind die Leistungsprüfung, die Dauerhaftigkeitsprüfung und die zerstörende Prüfung, und die verwendeten Prüfgegenstände und Testanlagen richten sich nach der Form, den Normen und den Zielwerten der herzustellenden Produkte sowie nach der erforderlichen Genauigkeit.

Die Größe der Geräte variiert je nach dem Inhalt der Prüfung, wobei einige der größeren Geräte den gesamten Raum, in dem die Prüfung durchgeführt wird, als Testanlage nutzen, während andere groß genug sind, um eine Reihe von Tests an einem Ort durchzuführen. Es gibt eine Vielzahl von Testanlagen, und die Spezifikationen der Testanlagen selbst können je nach Form der zu prüfenden Probe und der geforderten Genauigkeit geändert werden, so dass Ausstellungen für jede Branche als Ort für Geschäftsverhandlungen und die Einführung neuer Produkte abgehalten werden. Da es sich bei solchen Testanlagen häufig um ein Anlagevermögen handelt, wird die Nutzungsdauer für jeden Anlagentyp festgelegt.

Testanlagen in der Weltraumforschung

Nachfolgend ein Beispiel für Testanlagen in der Raumfahrtentwicklung. Der Weltraum ist eine raue Umgebung mit Vakuum, kryogenen Temperaturen, Schwerelosigkeit und hoher Strahlung, die zudem schwer zu warten ist. Wenn sich kleine Teile aufgrund mangelnder Haltbarkeit lösen oder brechen und ins All gelangen, werden sie zu Weltraummüll und kreisen mit hoher Geschwindigkeit um die Erde, was zu schweren Unfällen führen kann. Daher sind für Teile und Ausrüstungen im Zusammenhang mit der Weltraumforschung verschiedene Haltbarkeitstests erforderlich.

In thermischen Vakuumtestanlagen werden beispielsweise Tests in einer thermischen Umgebung durchgeführt, die den Weltraum simuliert. Da der Weltraum ein Vakuum ist und es keine Luftkonvektion gibt, ist der Temperaturunterschied zwischen der sonnenbeschienenen Seite und der Rückseite eines Satelliten groß. Thermische Testanlagen im Vakuum dienen dazu, eine solche Umgebung zu reproduzieren.

EMV-Testanlagen

Bei elektronischen Geräten besteht die Gefahr, dass sie durch verschiedene elektromagnetische Wellen gestört werden, und es ist notwendig, vor der Vermarktung zu bestätigen, dass keine Fehlfunktionen durch elektromagnetische Strahlung auftreten. Diese Art der Prüfung wird als EMV-Prüfung bezeichnet, und für EMV-Testanlagen werden große Geräte wie ein schalltoter Raum benötigt.

Ein schalltoter Raum für EMV-Testanlagen muss folgende Anforderungen erfüllen: Es dürfen keine elektromagnetischen Wellen von außen eindringen, keine elektromagnetischen Wellen nach außen dringen und keine elektromagnetischen Wellen im Inneren reflektiert werden. Aus diesem Grund ist die Außenseite des Raums mit Metallplatten abgedeckt, während an der Innenseite ein Funkwellenabsorber angebracht ist, der die Reflexion elektromagnetischer Wellen im Inneren verhindert. In diesen reflexionsarmen Räumen werden Produkte getestet, die elektromagnetische Wellen nutzen, wie z. B. Antennen und Funkgeräte.

Ausstellungen über Testanlagen

Die Testanlagen sind von Branche zu Branche unterschiedlich, und die Spezifikationen der Anlagen können je nach Prüfgegenstand, Probenform und anderen Faktoren geändert werden. Aus diesem Grund werden für jede Branche Ausstellungen von Testanlagen und Informationsveranstaltungen für die Hersteller von Testanlagen veranstaltet.

Für die Prüfung von Materialien und Chemikalien werden beispielsweise Testanlagen wie Elektronenmikroskope und Kernspinresonanz (NMR) benötigt.

Nutzungsdauer von Testanlagen

Testanlagen sind in der Regel teuer in der Anschaffung und fallen oft unter die Kategorie Anlagevermögen. Das Anlagevermögen unterliegt der Grundsteuer, und die Nutzungsdauer wird für jede Testanlage festgelegt. Die Nutzungsdauer von Vermögenswerten für Forschung und Entwicklung unterscheidet sich von Vermögenswerten für andere Zwecke, wobei Vermögenswerte für Forschung und Entwicklung eine kürzere Nutzungsdauer und höhere Abschreibungskosten haben.

So wird die Nutzungsdauer von Gebäuden und Gebäudeausstattungen, wie z. B. schalltoten Räumen, bei der Verwendung in Forschung und Entwicklung und von Instrumenten und Einrichtungsgegenständen, wie z. B. Mess- und Berechnungsgeräten, je nach Land, auf unterschiedliche Jahre festgelegt wird. Es ist jedoch ratsam, sich beim zuständigen Finanzamt zu erkundigen, ob und welche Art von Wirtschaftsgütern unter die Nutzung für Forschung und Entwicklung fallen.

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Kupferchlorophyll

Was ist Kupferchlorophyll?

Kupferchlorophyll ist eine Verbindung, bei der das Magnesium im Chlorophyll durch Kupfer ersetzt wird.

Kupferchlorophyll ist unlöslich in Wasser, aber löslich in Öl.

Chlorophyll, die Quelle von Kupferchlorophyll, ist ein natürliches grünes Pigment, das in Pflanzen vorkommt. Chlorophyll verleiht den Pflanzenblättern ihr grünes Aussehen. Wenn Chlorophyll jedoch als grüner Farbstoff verwendet wird, verblasst es mit der Zeit.

Der anstelle von Chlorophyll verwendete Farbstoff ist Kupferchlorophyll. Kupferchlorophyll ist säure- und lichtbeständiger als natürliches Chlorophyll und kann daher eine stabilere grüne Farbe erzeugen.

Anwendungen von Kupferchlorophyll

Kupferchlorophyll wird hauptsächlich als Farbstoff verwendet. Allerdings ist Kupferchlorophyll in Wasser fast unlöslich, was seine Verwendung als Farbstoff einschränkt.

Daher wird das wasserlösliche Natrium-Kupferchlorophyll, das durch Hydrolyse von Kupferchlorophyll gewonnen wird, als Farbstoff verwendet. Natrium-Kupferchlorophyll wird in Lebensmitteln und Kosmetika verwendet. Kupferchlorophyll wird häufig als Zwischenrohstoff zur Gewinnung von Kupferchlorophyll-Natrium verwendet.

1. Verwendung im Lebensmittelbereich

Kupferchlorophyll wird als Zusatzstoff in verschiedenen Lebensmitteln als grüner Farbstoff verwendet, wobei die Normen für seine Verwendung auf Sicherheit ausgerichtet sind. Die Lebensmittel, für die es verwendet wird, sind nachstehend aufgeführt. Natrium-Kupferchlorophyllin kann in den folgenden Lebensmitteln sowie in Süßigkeiten verwendet werden:

  • Seetang
  • Gelagerte Gemüse- und Obstprodukte
  • Kaugummi
  • Fischpastenprodukte
  • Frische Süßwaren
  • Schokolade
  • Agar in Bohnenhonigkonserven

Sowohl Kupferchlorophyll als auch Natrium-Kupferchlorophyll sind als Farbzusatzstoffe zugelassen. Die Höchstwerte für Kupferchlorophyll und Natrium-Kupferchlorophyll sind für jede Art von Lebensmittel festgelegt.

Die Menge an Kupferchlorophyll oder Natrium-Kupferchlorophyll wird nicht durch die Menge an Kupferchlorophyll oder Natrium-Kupferchlorophyll selbst bestimmt, sondern durch die Menge an Kupfer (Cu), in die es umgewandelt wird. Wenn beispielsweise 1 g Kupferchlorophyll in 1 kg Lebensmittel enthalten ist, beträgt die in Kupfer umgewandelte Menge an Kupfer weniger als 1 g.

2. Verwendung in anderen Bereichen als der Lebensmittelindustrie

Kupferchlorophyll wird Kosmetika, Quasi-Arzneimitteln und Arzneimitteln zugesetzt, um ihnen eine grüne Farbe zu verleihen. In Kosmetika und Quasi-Arzneimitteln wird es z. B. in Reinigungsmitteln wie Waschmitteln, Shampoos, Gesichtsseifen und Zahnpasten verwendet. Für bestimmte Quasi-Arzneimittel (medizinische Kosmetika) sind bestimmte Höchstwerte festgelegt

Eigenschaften von Kupferchlorophyll

Die wichtigste Eigenschaft von Kupferchlorophyll ist seine Fähigkeit, über einen langen Zeitraum eine grüne Farbe zu entwickeln. Kupferchlorophyll verblasst weniger als natürlich vorkommendes Chlorophyll, weil das Kupfer (Cu) im Zentrum des Moleküls nicht so leicht aus dem Molekül entweicht.

Mit anderen Worten: Magnesium (Mg) im Molekülzentrum des natürlich vorkommenden Chlorophylls wird leichter freigesetzt als Kupfer (Cu), was bedeutet, dass natürlich vorkommendes Chlorophyll in relativ kurzer Zeit verblasst. Das bedeutet, dass Kupfer (Cu) im Tetrapyrrolring des Chlorophylls stabiler ist als Magnesium (Mg) und Kupfer (Cu).

Wenn Magnesium (Mg) in natürlichem Chlorophyll durch Kupfer (Cu) ersetzt wird, um Kupferchlorophyll zu bilden, ist es daher in der Lage, eine stabile grüne Farbe zu erzeugen. So wird der Effekt einer stabilen Grünfärbung erreicht.

Struktur von Kupferchlorophyll

Die Molekularstruktur von Kupferchlorophyll ähnelt der von Chlorophyll (Blattgrün). Chlorophyll hat eine Ringstruktur, den Tetrapyrrolring, und eine hydrophobe langkettige Alkylstruktur. Kupferchlorophyll ist eine Substanz, bei der das Magnesium (Mg) im Zentrum des Tetrapyrrolrings durch Kupfer (Cu) ersetzt ist.

Kupferchlorophyll hat eine hydrophobe, langkettige Alkylstruktur und ist daher öllöslich, was bedeutet, dass es sich nur schwer in Wasser lösen lässt. Wenn das öllösliche Kupferchlorophyll hydrolysiert wird, wird es wasserlöslich. Mit anderen Worten, wenn die langkettige Alkylstruktur im Kupferchlorophyll-Molekül durch Hydrolyse entfernt wird, wird es in eine wasserlösliche Chlorophyllinstruktur umgewandelt.

Kupferchlorophyllin-Natrium, bei dem die Chlorophyllinstruktur in ein Salz umgewandelt wird, ist noch besser wasserlöslich.

Weitere Informationen über Kupferchlorophyll

Arten von Chlorophyll

Es gibt mehrere Arten von Chlorophyll. Die häufigsten sind Chlorophyll a, das in Pflanzen und Algen vorkommt, Chlorophyll b, das nur in Pflanzen vorkommt, und Chlorophyll c1 und c2, die nur in Algen vorkommen.

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Kaliumdichromat

Was ist Kaliumdichromat?

Kaliumdichromat ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel K2Cr2O7.

In der Natur kommt Kaliumdichromat in Form des seltenen Minerals Lopezit in den Nitratlagerstätten der Atacama-Wüste in Chile und im Bushveld-Eruptivgestein in Südafrika vor. Als sechswertiges Chrom mit einer Oxidationszahl von +6 ist es einer der umweltschädlichsten Stoffe.

Kaliumdichromat wird aus Chromit als Rohstoff hergestellt. Zunächst wird das Chromerz gebrannt und zerkleinert, dann werden Calciumoxid und Kaliumcarbonat zugesetzt, stark erhitzt und weiter an der Luft oxidiert. Durch Zugabe von Schwefelsäure kann Kaliumdichromat dann in kristalliner Form hergestellt werden.

Anwendungen von Kaliumdichromat

Kaliumdichromat wird vor allem für den Fotodruck, zum Anzünden von Streichhölzern und als Ausgangsstoff für Sprengstoffe verwendet.

In der Chemie ist es ein Rohstoff für die Herstellung von Dichromaten und Chromaten. Es ist ein starkes Oxidationsmittel und wird als Oxidationsmittel in der organischen Synthese und als analytisches Reagenz verwendet.

Kaliumdichromat ist ein wichtiger Stoff in vielen Bereichen, aber es ist giftig und muss mit Vorsicht gehandhabt werden. Dichromat wird als Gefahrstoff eingestuft. Wegen seiner stark oxidierenden Eigenschaften wurde es früher mit Schwefelsäure als Chromsäuregemisch zur Reinigung von Laborgeräten gemischt. Aufgrund der Umweltauswirkungen, der Toxizität und der komplizierten Behandlung von Abfällen wird es jedoch nur noch in besonderen Fällen verwendet.

Eigenschaften von Kaliumdichromat

Kaliumdichromat ist ein orange-roter, säulenförmiger Kristall. Sein Schmelzpunkt liegt bei 398 °C und es zersetzt sich bei 500 °C durch Sauerstoffzufuhr. Es ist unlöslich in Ethanol, aber löslich in Wasser.

Bei Zugabe von Alkali zu einer orange-roten Lösung, die Dichromat-Ionen enthält, bilden sich Chromat-Ionen und es entsteht eine gelbe Lösung. Durch Behandlung mit kalter Schwefelsäure erhält man rote Kristalle von Chromsäureanhydrid. Chromsäureanhydrid wird auch als Chromtrioxid bezeichnet und hat die chemische Formel CrO3. Wenn Kaliumdichromat zusammen mit konzentrierter Schwefelsäure erhitzt wird, entsteht Sauerstoff.

Struktur von Kaliumdichromat

Kaliumdichromat wird auch als Kaliumbichromat bezeichnet. Seine Kristallstruktur ist dreieckig-pyramidal und seine Koordinationsstruktur ist triklin. Es hat ein Molekulargewicht von 294,19 und eine Dichte von 2,676 g/cm3. Es ionisiert, wenn es in Wasser gelöst wird.

Kaliumdichromat wird normalerweise durch die Reaktion von Kaliumchlorid mit Natriumdichromat gewonnen. Es kann aus Kaliumchromat synthetisiert werden, indem Chromat-Erz mit Kaliumhydroxid geröstet wird.

Weitere Informationen zu Kaliumdichromat

1. Reaktionen von Kaliumdichromat

In der organischen Chemie ist Kaliumdichromat ein milderes Oxidationsmittel als Kaliumpermanganat. Es wandelt primäre Alkohole in Aldehyde und unter bestimmten Bedingungen auch in Carbonsäuren um. Kaliumpermanganat hingegen liefert nur Carbonsäuren. Sekundäre Alkohole können durch Kaliumdichromat in Ketone umgewandelt werden. Menthol kann zum Beispiel mit saurem Dichromat oxidiert werden, um Menthon zu synthetisieren. Tertiäre Alkohole werden nicht oxidiert.

Farbveränderungen in wässrigen Lösungen können zur Unterscheidung zwischen Ketonen und Aldehyden verwendet werden. Der Aldehyd reduziert die Oxidationszahl des Dichromats von +6 auf +3 und der Aldehyd wird zu der entsprechenden Carbonsäure oxidiert. Durch diese Reaktion färbt sich die wässrige Lösung von orange nach grün. Ketone hingegen werden nicht oxidiert, so dass keine Veränderung zu beobachten ist und die Lösung orange bleibt.

2. Gefahren von Kaliumdichromat

Kaliumdichromat ist eine der Ursachen für Chromdermatitis. Es ist sehr wahrscheinlich, dass es eine Sensibilisierung auslöst, die zu einer chronischen und schwer zu behandelnden Dermatitis an Händen und Unterarmen führt. Versuche mit Kaninchen und Nagetieren haben gezeigt, dass selbst bei niedrigen Konzentrationen von 14 mg/kg eine Sterblichkeitsrate von 50 % besteht. Wasserorganismen sind empfindlich und müssen gemäß den örtlichen Umweltvorschriften entsorgt werden.

Wie andere sechswertige Chromverbindungen ist auch Kaliumdichromat krebserregend. Es ist außerdem ätzend und eine Exposition kann zu schweren Augenschäden und Erblindung führen sowie reproduktive Schäden verursachen.

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Watertight Plug

What Is a Watertight Plug?

A watertight plug is a device used to stop the flow of water. Depending on the application, there are two types of plugs: ball plugs, which use air pressure to adhere to the pipe, and mechanical plugs, which do not use air pressure but are made to adhere to the pipe by expanding the diameter by hand-tightening the thumbscrews.

The ball plug can be easily used by simply filling it with air. For this reason, they are often used when temporary water sealing is required, such as for cleaning inside sewage drainage pipes during post-disaster restoration work or for sewage drainage pipeline maintenance work.

Uses of Watertight Plugs

The main use of watertight plugs is to stop the flow of water. There are two types, the ball type and the mechanical type, depending on the application.

Characteristics of Watertight Plugs

Advantages

Watertight plugs are characterized by their ability to stop the flow of water easily. Various types are available, from those suitable for temporary water shutoff during cleaning and repair work to those capable of long-term water shutoff. Because of their simplicity of use and structure, many plugs can be easily used by beginners and are useful in a variety of situations.

Since there are many products available in various sizes and types of water shutoff methods, it is possible to choose the type that best suits the purpose and location of use.

Disadvantages

Watertight plugs cannot be used for chemicals, gases, or pressure pipes because they stop the flow of water. They must never be used for these applications because of the risk of plug failure or rupture.

Types of Watertight Plugs

There are two main types of watertight plugs:

  • Ball Type: This plug stops the water by expanding using a compressor or similar device and adhering to the inside of the pipe. This type of plug can only be used for temporary water sealing. The type with a bypass is a high-flow drainage type, and water can be drained by removing the bypass cap.
  • Mechanical Type: The thumbscrew is tightened by hand to adhere tightly to the pipe. It can stop water for a long period. There are three types: KS type for narrow pipe, G type for a pipe mouth, and IG type used for insertion in a pipe.

There are also air plugs, which use air pressure to inflate the plug to stop the watertight plug. These are available with or without a device called a bypass, which is used to discharge water and air in pipes with large water volumes, or as a special type for permanent installation in large pipes.

There is a wide range of sizes available, and each product has a different diameter of pipe to accommodate each. A wide variety of products are available, from palm-sized plugs to those used in public sewage systems.

How to Select a Watertight Plug

When selecting a watertight plug, it is necessary to consider the type to be used depending on how long the plug will be used. When using temporary watertight plugs, use the ball-type or air plugs without bypass. If the watertight plug is intended to be used for a long period, a mechanical type, an air plug with a bypass, or a special type of air plug should be selected.

The next consideration is the diameter of the watertight plug. If the nominal diameter does not match the pipe, the watertight plug will not be effective.

It is also important to check the pressure resistance and material of the plug, since it is expected to be subjected to strong water pressure.

How to Use Watertight Plugs

Wear a helmet and safety glasses when working and always check that the pipe diameter and the size of the watertight plug match before inserting the watertight plug into the pipe. Since water pressure is applied, it is necessary to work with full consideration of the possibility of accidents occurring.

Most watertight plugs are simple in construction and easy to use. Ball-type and air plugs are effective when inserted into a pipe and inflated, but there is a caveat that they must be inserted about as far away from the pipe mouth as the diameter of the pipe at the time of installation.

Mechanical plugs have slightly different specifications depending on the product, but they are characterized by a lower diameter expansion rate and do not expand as much as the air-injected watertight plugs mentioned above. Be sure to use a plug that matches the pipe diameter and carefully tighten the thumbscrews.

Since detailed specifications vary by manufacturer and product, it is important to read the instruction manual and use with safety in mind.

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Stickstoffoxid

Was ist Stickstoffoxid?

Stickstoffoxid ist ein Sammelbegriff für Stickstoffoxide.

Es gibt verschiedene Arten von Stickstoffoxiden mit Oxidationszahlen von I bis V. Beispiele sind Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2), Stickstofftrioxid (NO3), Distickstoffmonoxid (N2O), Distickstofftrioxid (N2O3), Distickstofftetroxid (N2O4) und Distickstoffpentoxid (N2O5).

Anwendungen von Stickstoffoxid

Stickstoffoxid ist der Oberbegriff für Stickstoffoxide, von denen Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2) und Distickstoffmonoxid (N2O) die am häufigsten verwendeten sind.

1. Stickstoffmonoxid

Stickstoffoxid wird als Bleichmittel in Zellwolle und als Rohstoff für die Herstellung von Halbleitern verwendet. Es wird auch als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Salpetersäure verwendet.

2. Stickstoffdioxid

Stickstoffdioxid wird auch als Auflösungs- und Zersetzungsmittel für analysierte Proben sowie als Bleichmittel, Katalysator und Nitrocodierungsmittel für metallorganische Verbindungen verwendet. Es wird auch als Oxidationsmittel in Sprengstoffen, Raketentreibstoff und Polymerisationsinhibitoren verwendet.

Weitere Verwendungszwecke sind synthetische Rohstoffe und Zwischenprodukte für andere Verbindungen wie Salpetersäure.

3. Distickstoffmonoxid

Distickstoffmonoxid wird häufig zur Anästhesie in der Zahnmedizin und Chirurgie sowie in der Geburtshilfe und Gynäkologie verwendet. Außerdem wird es in der Industrie als Halbleitermaterial und Trägergas für die Atomabsorptionsanalyse sowie zur Lecksuche, als Kühlmittel und zum Befüllen von Luftballons und Reifen mit Gas verwendet.

Eigenschaften von Stickstoffoxid

Stickstoffoxid weist je nach Typ unterschiedliche Eigenschaften auf. Die Eigenschaften der gebräuchlichsten Arten sind wie folgt:

1. Stickstoffmonoxid

Bei Raumtemperatur ein farbloses Gas mit einem Schmelzpunkt von -164 °C und einem Siedepunkt von -152 °C, die Flüssigkeit und der Feststoff sind blau. Bei Kontakt mit Luft wird es sofort zu Stickstoffoxid oxidiert.

Stickstoffmonoxid wird auch im Körper produziert und zur glatten Muskulatur der Arterien transportiert. Stickstoffmonoxid erhöht die Flexibilität der glatten Muskulatur und beugt Atherosklerose vor.

Die Flexibilität der Blutgefäße verhindert Fettablagerungen in den Blutgefäßen und die Verschlechterung des Blutflusses.

2. Stickstoffdioxid

Ein rötlich-braunes Gas, das beim Erhitzen von Schwermetallnitraten entsteht, mit einem Schmelzpunkt von -9,3 °C und einem Siedepunkt von 21,3 °C. Die Flüssigkeit ist gelb, der Feststoff farblos. Sie löst sich in Wasser auf und bildet ätzende Salpetersäure, weshalb die Feuchtigkeit bei der Lagerung und Verwendung streng kontrolliert werden muss.

Es entsteht durch die Mischung von Luft (Sauerstoff) mit Stickstoffoxid, das durch die katalytische Oxidation von Ammoniak erzeugt wird.

3. Stickstofftrioxid

Stickstofftrioxid ist ein instabiles, dunkelblaues Gas. Es entsteht bei der Reaktion von Stickstoffoxid mit Ozon, das sehr instabil ist.

4. Distickstoffmonoxid

Dieses farblose Gas, auch Stickstoffoxid genannt, hat einen Schmelzpunkt von -91 °C und einen Siedepunkt von -89 °C. Es ist ein nicht entflammbares, stabiles Gas. Es hat eine betäubende und schmerzstillende Wirkung und wird auch als Lachgas bezeichnet, weil es beim Einatmen ein Zucken der Gesichtsmuskeln hervorruft, was den Anschein eines Lachens erweckt.

Es wird industriell hergestellt, indem der Ausgangsstoff, eine 80 %ige Ammoniumnitratlösung, in einem Reaktionsbehälter, der auf etwa 250 °C gehalten wird, zersetzt wird, indem die Lösung mit konstantem Durchsatz eingetropft wird, oder durch direkte Oxidation von Ammoniak mit einem Katalysator.

5. Distickstofftrioxid

Braunes Gas bei Raumtemperatur mit einem Schmelzpunkt von -102 °C, einem Siedepunkt von 3,5 °C und einer blauen Farbe in flüssiger und fester Form. In Wasser gelöst bildet es salpetrige Säure, die sich weiter in Salpetersäure, Stickstoffoxid und Wasser zersetzt.

6. Distickstofftetroxid

Es ist ein blassgelbes Gas mit einem Schmelzpunkt von -9,3 °C und einem Siedepunkt von 21,2 °C. Festes Distickstofftetroxid wird durch Abkühlen von Stickstoffoxid gewonnen.

7. Distickstoffpentoxid

Ein farbloser, zerfließender Feststoff mit einem Schmelzpunkt von 30 °C. Er zersetzt sich bei 47 °C in Stickstoffoxid und Sauerstoff, ist aber bei Lagerung im Dunkeln unter 0 °C stabil. Mit Wasser reagiert es heftig unter Bildung von Salpetersäure.

Weitere Informationen über Stickstoffoxid

Auswirkungen von Stickstoffoxiden auf die Umwelt und lebende Organismen

Unter den Stickstoffoxiden werden Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid in Bezug auf die Luftverschmutzung reduziert, da sie photochemischen Smog und sauren Regen verursachen. Zu den Quellen von Stickstoffoxiden gehören Fabriken, Wärmekraftwerke, Fahrzeuge und Haushalte.

Stickstoff in Erdöl, Kohle und chemischen Rohstoffen kann durch die Verbindung mit Sauerstoff entstehen oder dadurch, dass Stickstoff in der Atmosphäre mit Sauerstoff reagiert, wenn er hohen Temperaturen ausgesetzt wird. Stickstoffoxid wird von Luftsauerstoff allmählich zu Stickstoffdioxid oxidiert, so dass man davon ausgeht, dass Stickstoffmonoxid, auch wenn es unmittelbar nach seiner Entstehung vorhanden ist, in der Umgebungsatmosphäre hauptsächlich aus Stickstoffdioxid besteht.

Hohe Konzentrationen von Stickstoffoxid erhöhen das Risiko von Husten, Auswurf und der Entwicklung von Atemwegserkrankungen. Stickstoffoxid reagiert auch mit Feuchtigkeit in der Atmosphäre zu Salpetersäure, die in Verbindung mit Regen und Schnee zu saurem Regen führt.

Darüber hinaus wird Stickstoffoxid ultravioletter Strahlung ausgesetzt, was zu photochemischen Reaktionen führt, bei denen photochemische Oxidantien (Ox) entstehen. Wenn die Konzentration dieser photochemischen Oxidantien in der Atmosphäre ansteigt, entsteht eine weiße, verschwommene Erscheinung, die als photochemischer Smog bezeichnet wird. Photochemische Oxidantien können Augenschmerzen, Kopfschmerzen und Übelkeit verursachen.

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Lithiumoxid

Was ist ein Lithiumoxid?

Lithiumoxid ist ein Oxid von Lithium mit der Zusammensetzung Li2O.

Es hat ein Molekulargewicht von 29 881, einen Schmelzpunkt von 1570 °C und einen Siedepunkt von 2600 °C. Es erscheint als farblose Kristalle bei Raumtemperatur. Die CAS-Registrierungsnummer lautet 12057-24-8.

Anwendungen von Lithiumoxid

Lithiumoxid wird hauptsächlich bei der Herstellung von leitfähigen Gläsern, Batterien und Festelektrolyten verwendet. Es wird auch in Glasuren verwendet, wo es mit Kupfer gemischt wird, um Blau zu erzeugen, und mit Kobalt, um Rosa zu erzeugen.

In Wärmedämmschichten (TBC) können sie für die zerstörungsfreie Emissionsspektrometrie und die Bewertung der Degradation verwendet werden. In Zirkoniumdioxid-Beschichtungen wird es zusammen mit Yttriumoxid auch als Dotierstoff verwendet.

Eigenschaften von Lithiumoxid

Lithiumoxid ist ein Ionenkristall, der aus dem Lithium-Ion Li+ und dem Oxid-Ion O2- besteht. Es hat eine Dichte von 2,013 g/ml und reagiert mit Wasser (exotherme Reaktion) unter Bildung von Lithiumhydroxid. Lithium-Oxid ist thermodynamisch stabiler als andere Alkalimetalloxide.

Seine Kristallstruktur ist vom kubischen, inversen Fluorit-Typ. Diese Struktur ähnelt der von Kaliumoxid und Natriumoxid. Das Lithium-Ion Li+ hat eine tetraedrische 4-Koordination und das Oxid-Ion O2 eine kubische 8-Koordination, mit einer Gitterkonstante von a = 4,61 Å.

Arten von Lithiumoxid

Lithiumoxid wird im Allgemeinen hauptsächlich als Reagenzprodukt für Forschung und Entwicklung verkauft. Es wird in Mengen von 5 g, 10 g, 25 g, 100 g und 500 g angeboten und ist im Allgemeinen in Mengen erhältlich, die im Labor leicht zu handhaben sind.

Obwohl die Substanz stark mit Wasser reagiert und stark hygroskopisch ist, ist sie in einer geeigneten Lagerungsumgebung stabil und wird normalerweise als Reagenzprodukt behandelt, das bei Raumtemperatur gelagert werden kann. Es kann auch in einem mit Argon gefüllten Zustand verkauft werden.

Weitere Informationen über Lithiumoxid

1. Synthese von Lithiumoxid

Lithiumoxid kann durch Verbrennen von Lithium-Metall in Luft oder Sauerstoff synthetisiert werden. Bei Reaktionen mit Sauerstoff, wie bei dieser Reaktion, entstehen kein Lithium-Oxid Li2O2 und kein Lithium-Superoxid LiO2.

Andere Methoden umfassen die Synthese als Zersetzungsprodukt durch Erhitzen von wasserfreiem Lithiumhydroxid, das in Silberfolie eingewickelt ist, auf 675 °C unter vermindertem Druck in einem Nickelboot, Lithiumcarbonat (50 Stunden lang bei 700 °C unter vermindertem Druck erhitzt) und wasserfreies Lithiumoxid (6 Stunden lang in Helium auf 450 °C erhitzt). 

2. Chemische Reaktionen von Lithiumoxid

Lithiumoxid ist ein Stoff, der leicht Wasserdampf und Kohlendioxid absorbiert. Bei der Reaktion mit Kohlendioxid entsteht Lithiumcarbonat. Auch mit Wasser reagiert es allmählich zu Lithiumhydroxid.

Bei der Lagerung müssen hohe Temperaturen und direkte Sonneneinstrahlung vermieden werden, da der Stoff durch Licht verändert werden kann. Das starke Oxidationsmittel stellt auch eine Gefahr für die Mischbarkeit dar, und die angenommenen gefährlichen Zersetzungsprodukte sind Metalloxide.

3. Gefährliche Eigenschaften von Lithiumoxid und rechtliche Informationen

Lithium-Oxid wird in der GHS-Einstufung wie folgt bezeichnet:

  • Akute Toxizität – Einatmen (Staub/Nebel): Klasse 3
  • Verätzung/Reizung der Haut: Kategorie 1
  • Schwere Augenschädigung/Augenreizung: Kategorie 1
  • Reproduktionstoxizität: Kategorie 1A
  • Spezifische Zielorgan-Toxizität (einmalige Exposition): Kategorie 1

Wie bereits erwähnt, ist dieser Stoff sehr gefährlich für den menschlichen Körper. Tragen Sie beim Umgang mit diesem Stoff geeignete persönliche Schutzausrüstung wie Schutzbrillen, Schutzhandschuhe und Staubmasken und sorgen Sie für eine gute Belüftung der Arbeitsumgebung.

Exponierte Haut, einschließlich Gesicht und Hände, sollten nach der Handhabung gewaschen werden. Bei Berührung mit den Augen müssen diese zunächst mehrere Minuten lang sorgfältig mit Wasser gespült werden, unabhängig davon, ob Kontaktlinsen getragen werden oder nicht.

Es muss in Übereinstimmung mit den Gesetzen und Vorschriften gehandhabt werden.